2018-2019物理课堂精学（课件+检测+教师用书）人教选修3-5全国通用版：第十八章 原子结构 (共19份打包)

章 末 小 结 一、原子核式结构模型 1．α粒子散射实验 (1)实验装置：如下图所示。 (2)实验条件：金属箔是由重金属原子组成，很薄，厚度接近单原子的直径，全部设备装在真空环境中，因为α粒子很容易使气体电离，在空气中只能前进几厘米。显微镜可在底盘上旋转，可在360°的范围内进行观察。 (3)实验结果：α粒子穿过金箔后，绝大多数沿原方向前进，少数发生较大角度偏转，极少数偏转角度大于90°，甚至被弹回。 α粒子的大角度散射现象无法用汤姆孙的原子模型解释，α粒子散射实验的结果揭示了：①原子内部绝大部分是空的；②原子内部有一个很小的“核”。 2．核式结构模型对α粒子散射实验的解释 (1)因为原子核很小，原子的大部分空间是空的，大部分α粒子穿过金箔时离核很远，受到的库仑力很小，运动几乎不受影响，因而大部分α粒子穿过金箔后，运动方向几乎不改变。 (2)只有少数α粒子从原子核附近飞过，受到原子核的库仑力较大，才发生较大角度的偏转。 3．核式结构学说 (1)核式结构学说：在原子的中心有一个很小的原子核，原子的全部正电荷和几乎全部的质量都集中在原子核内，电子绕核运转。 (2)电子由离核近的轨道跃迁到离核远的轨道，能量增加，电势能增加，动能减少，受到的库仑力变小。 典例1　(上海理工大学附中2015～2016学年高二下学期期中)如图所示为卢瑟福α粒子散射实验装置的示意图，图中的显微镜可在圆周轨道上转动，通过显微镜前相连的荧光屏可观察α粒子在各个角度的散射情况。下列说法中正确的是(　C　) A．在图中的A、B两位置分别进行观察，相同时间内观察到屏上的闪光次数一样多 B．在图中的B位置进行观察，屏上观察不到任何闪光 C．卢瑟福选用不同金属箔片作为α粒子散射的靶，观察到的实验结果基本相似 D．α粒子发生散射的主要原因是α粒子撞击到金原子后产生的反弹 解题指导：以“α粒子散射实验”的现象和核式结构模型入手解答。 解析：放在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多，说明大多数粒子基本不偏折，可知金箔原子内部很空旷，故A错误；放在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数极少，说明极少粒子发生大角度偏折，故B错误；选用不同金属箔片作为α粒子散射的靶，观察到的实验结果基本相似，故C正确；主要原因是α粒子接近金原子后，因库仑力作用，且质量较大，从而出现的反弹，故D错误。 二、氢原子光谱问题 1．氢原子的能级图 (1)能级图如图所示： (2)能级图中相关量意义的说明 相关量 表示意义 能级图中的横线 表示氢原子可能的能量状态 横线左端的数字“1,2,3…” 表示量子数 横线右端的数字“－13.6，－.40…” 表示氢原子的能级 相邻横线间的距离 表示相邻的能级差，量子数越大相邻的能级差越小 带箭头的竖线 表示原子由较高能级向较低能级跃迁，原子跃迁的条件为hν＝Em－En 2．氢原子的能级跃迁 (1)氢原子的能级 原子各能级的关系为：En＝(n为量子数，n＝1,2,3，…)对于氢原子而言，基态能级：E1＝－13.6 eV。 (2)氢原子的能级跃迁 能级跃迁包括辐射跃迁和吸收跃迁，可表示如下： 高能级Em低能级En。 典例2　(重庆十一中2015～2016学年高二下学期检测)如图所示为氢原子能级示意图，现有大量的氢原子处于n＝4的激发态，当向低能级跃迁时辐射出若干种不同频率的光，下列说法正确的是(　D　) A．这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光 B．由n＝2能级跃迁到n＝1能级产生的光频率最小 C．由n＝4能级跃迁到n＝1能级产生的光最容易发生衍射现象 D．用n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光照射逸出功为6.34eV的金属铂能发生光电效应 解题指导：根据氢原子能级跃迁规律分析求解。 解析：处于n＝4能级的氢原子能发射＝6种频率的光，故A错误；核外电子从高能级n向低能级m跃迁时，辐射的光子能量ΔE＝En－Em＝hν， 故能级差越大，光子的能量也越大，即光子的频率越大， 根据ν＝可知频率越大，波长越小， 又波长越大，越易发生明显的干涉和衍射现象。 由图可知当核外电子从n＝4能级跃迁到n＝3能级时，能级差最小，所以放出光子的能量最小，频率最小，波长最大，故最易发生衍射现象，故B、C错误； 由n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光子能量为ΔE＝－3.4－(－13.6)＝10.2eV，大于6.34eV，能使该金属发生光电效应，故D正确。 近几年高考对本章内容考查较少，考查重点是α粒子散射实验、玻尔理论、氢原子光谱及氢原子的能级结构，有时单独考查，有时与其他知识综合考查。考查形式有选择题、填空题。 一、考题探析 例题(2018·天津卷，5)氢原子光谱在可见光区域内有四条谱线Hα、Hβ、Hγ和Hδ，都是氢原子中电子从量子数n>2的能级跃迁到n＝2的